地形图基础知识以及手持式GPS使用方法

地形图基础知识
一、 地形图的基本组成
一幅正规地形图由图名、图号、比例尺、内外图括、 接图表、坡度尺、三北方向线、图面内容（地形与地物）和图例等部分组成。
1、图名：一般以图幅范围内最大获最重要的地名作为图名，写在图纸的正上方。
2、图号：即地形图的编号。由地形图所处的经纬度范围所决定。一般放在图名下方。
3、比例尺：分为数字比例尺和线段比例尺，数字比例尺表示成1：M，M为分母，M越大则比例尺越小，如1：50000就是图上1厘米代表实地长度500米；线段比例尺是用线段长度直接说明实地距离，通常是把一根线段分成五等分，每等分1厘米，左手第一厘米处为0刻度，向左划分到毫米，端点处写上图上1厘米代表的实际距离，向右每两个厘米写一个数字（公里数）。
一般1：5000~1：50000为中比例尺，大于1：5000就叫大比例尺如1：2000或1：500等，小于1：50000的叫小比例尺如1：100000、1：200000等。
4、内外图括：地形图的内图括用细实线，南（下）北（上）两条线为本图幅的南北纬度界线，左(西)右（东）两条线为本图幅的经度范围。如罕达汽幅1：50000地形图西界细线和东界细线分别代表这幅图的经度为126°00′和126°15′，南界和北界细线分别代表这幅图的纬度范围为“自北纬50°00′到北纬50°10′。
外图括用粗实线表示，与内图括平行，用图有二。一是为了图面美观，二是在内外图括之间留出空间方便表示坐标值和经纬度。
5、接图表：为方便查找相邻地形图，在图纸的左上角或右下角绘制一个方框，分成九等分，每个小矩形代表一幅图，将本图放在中心位置用阴影线表示，上下左右四幅图分别表示本图北、南、西和东面相邻的四幅图，他们与本图为线接合，四个角上的图与本图幅为点接合。
6、坡度尺：一般放在图幅的左下角，其中的曲线代表等高线，由左向右越来越密集，相应的坡度也越来越大。它用来量测地形图上两点之间的坡度，有相邻两根等高线坡度尺和相邻6根等高线坡度尺之分。
坡度尺用法：用卡规卡住要量坡度的两点，在坡度尺上去比对，读出相应的坡度即可。
7、三北方向线：绘制在坡度尺旁边，用来形象的表示三个北方向之间的偏差。其中带五角星的线为地理子午线（经线），星的位置就是地理北也叫真北，带箭头的线为磁子午线，箭头即磁北方向，另一个带叉的线就是坐标纵线，即坐标北方向。
磁偏角：磁北与正北的夹角叫磁偏角，如罕达汽幅1：50000图上磁偏角为11°08′，以正北为准，磁北偏于正北西侧叫西偏，否则叫东偏。
子午线收敛角：正北（地理子午线北）与坐标北（中央子午线的北）的夹角叫子午线收敛角，以正北为准，也有西偏和东偏之分，坐标北偏于正北之西交西偏，如罕达汽幅1：50000图上子午线收敛角为西偏2°12′。
磁坐偏角：即磁北与坐标北的夹角，以坐标北为准，磁北偏于坐标北西侧叫西偏。如罕达汽幅1：50000图上磁坐偏角为西偏8°56′。因为图上用的最多的是坐标线，量方位经常用罗盘，所以磁坐偏角是最重要的参数。
三北方向之间的关系：磁坐偏角=子午线收敛角-磁偏角
8、图面内容：由地形符号与地物符号组成。
地形符号是表示地形起伏的符号，最主要也最常见的就是地形等高线（地球表面上高程相等点的连线），其次有悬崖、峭壁、陡坎等特殊符号；地物是指天然形成或人工构筑的地面物体，如河流、水库、独立大树、各种道路、输电线路、水渠、电缆、管线、梯田、林地、房舍、油库等等。
9、图例：就是对图面上各种符号的说明，一般置于图纸的右侧。
10、 坐标系统与高程系统说明、出版年月等一般放在图纸右下角。
二、 地形图上的坐标
地面点的位置由坐标和高程表示。坐标是地面点沿着铅垂线在投影基准面（大地水准面、椭球面或平面）上的位置；高程是地面点沿着铅垂线到投影面的距离。如图1－4所示，地面点[font=ˎ̥ ]A、[font=ˎ̥ ]B沿铅垂线投影到基准面上为[font=ˎ̥ ]a、[font=ˎ̥ ]b两点，可以得到在投影面坐标系的坐标。沿铅垂线量出高程[font=ˎ̥ ]HA、[font=ˎ̥ ]HB，由此可确定地面点的空间位置。
地面点的位置
1、大地坐标：即地理坐标，用经纬度表示在图纸的四个边线上，即在外图括和与外图括紧邻的细实线之间，用短线条划分到“分”，两端写上完整的数值。例如罕达汽幅1：50000图上底边由左向右划分为15格，每格位1分，最左端（西端）为126°00′，最右端（东端）为126°15′。
经纬度只在图纸边线上标记，图纸内部没有，因此用经纬度在图上找点并不方便。
2、直角坐标：正规地形图采用高斯直角坐标，以赤道线为横轴（Y轴），向东Y值增大，向西Y值减小；以中央子午线为坐标纵轴（X轴），X值由赤道向北增大。即图上某点的X值表示该点到赤道的直线距离。
中小比例尺地形图上的坐标线构成所谓的“方里网”，即一格代表一平方公里，1：50000图上方里网每格长宽各2厘米，1：25000图上则变成2厘米。密集的坐标线很适合在图上量算、确定方向和点位。
地形图上的Y坐标值前面两位为高斯投影带的带号，如罕达汽幅1：50000图上Y坐标的带号为22，带号字体偏小写在左上角，如22286公里写成22286，下角数字为百公里。
三、 高斯投影与高斯直角坐标系
由于地球表面为曲面，将地图制成平面图会造成误差变形，所以高斯和克吕格将地球按经线分割成“瓜皮状”条块、采用从地心向地表射线投影的方法将“瓜皮”压平作图以减少误差和变形，在中小比例尺制图中采用所谓6度带投影，即从0°经线开始每隔6°划分为一个投影带，全球共划分出60个6°投影带，罕达汽一带刚好位于第22个6度投影带。
压平后每个6°投影带只有中间的一根经线为南北直线，其余经线为弧线，这个特殊的经线叫“中央子午线”，就用它作为坐标纵轴（X轴），用赤道线（压平后也为东西方向直线）作为横轴（Y轴），两个轴的交点为坐标原点，但纵轴以西部分各点的Y值将为负值，为方便起见，规定坐标纵轴统一向西平移500公里，这样每个投影带任何位置都不会出现负值坐标。因为我国处于北半球，所以X值始终为正值，横轴不用平移。
制作大比例尺地形图时6度带显得误差较大，因此要用3度带投影。即每个投影带的经差为3°,第一带从东经1°30′开始。纵横轴的规则不变。
四、 投影带带号和中央子午线的计算
1、 投影带带号确定
1）在地形图底边（顶边）的左右两个端点查看横坐标，小字体的前两位就是。
2）计算：
6度带带号N6等于所在位置经度除以6取整数再加1，若没有余数则商数就是带号，例如所在位置经度为126°07′，则商数为21，余数为07′，带号N6=21+1=22
3度带带号N3等于所处位置经度除以3四舍五入取整数。
2、 中央子午线经度计算
6度带中央子午线经度L6=N6× 6°-3°
3度带中央子午线经度L3=N3× 3°
五、 地形判读方法
等高线属于闭合曲线，不在此处闭合必在他处闭合。闭合的等高线代表山顶或盆地。小圈比大圈高就是山，反之就是盆地。
弯曲的等高线凸向高处是为山谷，凸向低处就是山脊。河谷中等高线凸向上游。
看图上河流的流向或河流的宽窄变化判断高低
图上看从大河向小溪为逆流而上，小溪在沟谷中，两侧为山脊。
一系列平直的等高线构成山坡。
相邻两个山顶之间为鞍部。
等高线稠密坡度大，反之地形平坦。
等高线重合之处为陡坎或峭壁
等高线相交之处必为悬崖
六、 手持式GPS使用方法
国产GPS中内置北京54坐标系和西安80坐标系，使用前先看地形图是用的哪个坐标系，找出所在投影带的带号并计算出中央子午线经度，将GPS坐标系统选择为相应的坐标系统，设置好中央子午线经度即可使用。
台湾及国外产GPS中没有大陆坐标系统，机器默认的是WGS84坐标系统。需要校正到与地形图相匹配的坐标系统。具体操作步骤如下：
第一步： 测区范围内，在均匀分布的不少于三个已知三角点上（此时选择的三角点应尽量分布在工作区的四周），先将GPS接收机内部的参数全部设为“0”，即DX=0、DY=0、DZ=0、DA=0、DF=0，其中DX、DY、DZ为同一点两种坐标系统三维坐标差值，DA为两种坐标系统长半轴差值，DF为两种坐标系统扁率的差值。上述操作完成后，用GPS接收机分别观测已知三角点的坐标，根据观测结果与已知坐标值求出各自的差值，并取其平均值作为DX、DY、DZ的改正值（因GARMIN公司所产系列手持定位仪目前市面上除桂冠、展望两种型号具有气压测高功能外，其余几种型号均为GPS测高、其精度较低，无法利用，因此可将DZ设为0，也可将DZ设为其改正数，改正与否对其它参数设置均没有影响），此时上述改正数只作为参考。
第二步： 在已进行观测的三角点上将接收机的参数DX、DY、DZ设为已经取得的改正数，将DA、DF设为相应的差值，即a(84)－a(54)=DA=-108、α（84）-α（54）=DF=0.0000005，或a(84)—a(80)=-3、α（84）-α（80）=0.00000003。再在相同的三角点上观测已知点坐标，根据观测结果对DX、DY、DZ加入第二次新的改正数。此时，再用GPS接收机第二次观测所有已知点的坐标进行第二次改正，直到GPS接收机观测的坐标值接近已知点坐标，其差值一般小于5米时，取其各点的观测值与已知坐标的差值的平均值作为DX、DY、DZ的最终改正数，上述操作一般循环到第二次即可得到理想的改正数。
台湾及国外产GPS参数的设置及具体按键：
1、打开电源
按翻页键进入菜单画面
按上下键至设置
按输入键进入设置
按上下键至单位
按输入键进入单位菜单
按输入键进入（位置 距离）
按输入键进入（位置格式）
位置格式设为（User Grid）
按输入键进入User Grid菜单。
2、USER UTM GRID格式中，将LONGITUDE ORIGN栏中第一位改为“E”，代表东经，紧随其后输入测区所在的三度带或六度带中央子午线度数、在SCALE栏中输入1.0000000,代表比例系数、在FALSE
E栏中输入500000.0，代表东偏的距离、以米为单位，在FALSE
N中输入0.0，代表北偏为零。
3、数值输入编辑完成后，按上下键至存储按钮，按输入键存储完成编辑并返回单位菜单。
4、按上下键至地图基准
按输入键进入地图基准菜单
按上下键至WGS 84
再按输入键进入单位菜单
按上下键至User（用户自定义），按输入键进入（WGS84——LOCAL）菜单，然后进行二款中各个步骤的操作，各项改正数设置完毕后，不要忘记按输入键进行存储。
5、逐次按翻页键返回卫星接收状态，此时如已收到四颗以上卫星并且信号良好，即可长按输入键获取定点坐标。应该注意的是：到达某一位置，不要急于测定其坐标，而要等手持GPS静止1—2分钟然后再测定，这样求得的坐标较为准确，其他操作在此不再赘述。